河北省农村可再生能源的利用和开发

2014-04-04高志红

河南科技 2014年1期

席晖高志红

（1.河北工程大学建筑学院，河北邯郸 056038；2.邯郸市滏山房地产开发有限公司，河北邯郸 065038）

河北省位于华北平原，兼跨内蒙古高原，内环首都北京市和北方重要商埠天津市，东临渤海。河北地表地貌多样，光照充足，属暖温带大陆性季风气候。河北农业开发已有几千年历史，种植业比较发达，是全国的农业大省，许多主要产品产量都居全国先列，在华北乃至全国有举足轻重地位。农村占河北省总面积的60%以上，目前主要使用一次性能源，利用率低，而且存在存在滥用农药，焚烧秸杆，随意排污，堆放垃圾等行为，加重了环境污染。随着环境保护和可持续发展的需要，推进节能减排、发展循环经济，农村可再生能源的推广和利用成为了当务之急。

2009年，河北省首批启动了1 000个示范村，已有近80%基本完成建设与改造任务。2010年确定的2 000个示范村全部开工建设，80%的村已有明显形象进度。两年来的实践证明，河北省推进的新民居建设，是推进新农村建设很好的切入点，也是统筹城乡发展的有效结合点，对改善农民群众的生产生活条件，促进农村土地资源的节约集约利用，扩大消费、拉动投资起到了十分重要的作用，取得了预期的成效，已经探索出了一条具有河北特色的新农村建设路子。新农村建设中可再生能源的应用已经取得了一定的成绩和经验。

1 河北省农村可再生能源的利用

可再生能源是指在自然界中可以不断再生并有规律地得到补充或重复利用的能源，如太阳能、生物质能、水能、风能、地热能等，具有污染低、可持续利用和保护生态环境的特点。

1.1 太阳能

河北省位于北纬36°05＇至42°37＇，东经113°11＇至119° 45＇，气候分区属于二三类地区，太阳能储存较丰富，年辐射总量为5 900兆焦耳/平方米，全年平均日照数为2 800～3 000小时，日照率为50%～70%。在我国建筑行业施工技术中，太阳能技术已经被普遍应用。目前太阳能的应用主要有三种形式：

一是把太阳辐射的热能转换成热能。目前应用最广泛的是太阳能热水器等。例如邯郸市新农村住宅中太阳能热水器应用广泛，已有近20年的发展历史。在产品研发、应用、配套设计等方面已经发展成熟，主要解决农民夏天洗澡用水问题。经过调查，邯郸市农村已集中安装使用太阳能集热器的占22%。截至2011年，农村太阳能热水器超过6.1万台，年增长率为13%～15%。

秦皇岛新农村建设中采用了一种太阳能综合利用示范技术，是集被动式太阳能采暖房技术和太阳能热水地暖循环系统为一体的综合性太阳能采暖技术。该技术的特点是，第一，将普通房屋朝南的墙面，改造为被动式太阳能集热墙。使其在有阳光天气时，向房屋内吹入热风。第二，在屋顶架设一定面积的真空玻璃管太阳能热水集热系统，通过水泵将热水泵入房间内地盘管供暖系统。每1m2的太阳能集热器汲取的热量可以满足6m2室内空间的采暖需求，每1m2采暖面积造价为160～200元左右。该项技术的主要优点是，室内温度控制在20℃左右，昼夜温差较小，一般不超过3℃，比较适用于解决农村一家一户的冬季取暖问题。

二是把太阳辐射的热能转换成电能，由蓄电池组储存起来，提供动力和照明系统。一般用在道路照明，在路灯顶部安装斜面向阳的太阳能电池板，充电及开、关灯过程由微电脑智能控制。使用太阳能路灯照明的村庄占农村总数的5%，邯郸市广平县、永年广府新村、武安白沙、曲周第四疃镇已使用。

个人太阳能发电并网正在部分村庄进行试点。2013年7月，临漳县砖寨营宋村，农民陈海春家安装的分布式光伏发电站正式并入国家电网，通过单晶太阳能组转化成电能，输送到国家电网。整个太阳能发电站投资近2万元，使用寿命25年左右。如果天气正常，每天可发电将近8千瓦时，年发电量近3 000千瓦时，相当于每年至少节约标准煤1吨，减少CO2排量2.55吨以上。按照电费和政府补贴计算，7年内可收回投资。

1.2 生物质能

常规利用的生物质能主要由废弃的农作物秸秆（玉米秸、高粱秸、麦秸、稻草、豆秸和棉杆等）、动物粪便及有机质垃圾产生。目前，邯郸市农村生物质能利用主要是秸秆和沼气。

1.2.1 秸秆

河北平原农作物一年两熟，秸秆资源丰富。以前秸秆主要用于牲畜饲料、农民日常燃料和直接焚烧。现在秸秆主要用于粉碎还田、加工成燃料、发电、工业和食用菌栽培原料等方面。

邯郸县南吕固乡招贤村进行了秸秆煤的试点生产，秸秆首先经过粉碎、加入专业配方制剂，再经过3天至7天发酵，产生“煤化反应”，也就是软化秸秆中的纤维，提高密度，以便于挤压成形。然后将充分发酵的秸秆碎末经块煤机压制成块，最后晾晒风干。经国家煤炭质检中心检测，“秸秆煤”的发热量可达3 500～6 000大卡，为普通煤炭的90%左右，完全可以替代煤炭作为工业及生活燃料。而且“秸秆煤”的强度、燃烧性能比普通木炭有了进一步提高，燃烧过程也更稳定、充分，燃烧时间大约提高了两倍以上。经环保部门检测，“秸秆煤”的含硫量和燃烧过程中二氧化碳的排放量极低，属于环保清洁能源。其燃烧后的灰烬仍然是“草木灰”，富含钙、镁、磷、钾等元素，可直接用到农田。以邯郸县“秸秆煤”厂为例，粗略算了这样一笔经济账：企业投入厂房、设备、流动资金总计七八十万元，一年按10个月生产期计算，一台设备可以生产3 000多吨“秸秆煤”。据当地行情，每吨“秸秆煤”的总成本约为650元～700元，销售价格为每吨800元以上，这样每吨就能取得100余元的纯利润。如果生产和销售正常，预计一年总利润应在30万元以上，投资两年后即可收回。目前生产线已建成投产，每年可“吃掉”约1万亩农作物秸秆。

成安县建成了首个生物秸秆发电厂，一期工程供热机组点火成功，并顺利并入华北电网发电，年发电量为1.71亿千瓦时。该项目总投资约5亿元。电厂采用世界领先的生物质秸秆发电技术，待工程全部投产后，年发电量达4亿千瓦时，供热面积135万平方米。每年可燃用棉花、玉米等农作物秸秆30万吨，按每两吨秸秆的发电量相当于一吨优质煤计算，一年可节省优质煤15万吨，节约资金近亿元。同时，每吨秸秆的收购价在150元左右，这样还可带动周边农民每年增收4 500余万元。此外，秸秆在电厂被焚烧后产生的灰渣和飞灰作为高品质的钾肥，可以直接作为农家肥使用。

1.2.2 沼气

沼气是将人畜禽粪便、有机废弃物、有机废水、水生植物等有机物质在厌氧条件下，经微生物分解发酵而生成的一种可燃性气体，主要成分有CH4、CO2及少量的H2、N2和NO等。沼气可以提高农民的生活质量和生产效率，沼气作为煮饭的燃料，可以改变农村传统的烧柴习惯；沼气的使用可增加大量的优质有机肥料；减少甲烷向大气的排放，有利于保护生态环境。

经过多年实践，沼气的许多综合利用技术日趋成熟，取得了良好的经济效益和社会效益。全国开展沼气综合利用项目已达几十个，范围涉及到种植业、养殖业、加工业、服务业、仓贮业等诸多方面。沼气综合利用把沼气与农业生产活动直接联系起来，成为发展庭院经济、生态农业，增加农户收入的重要手段。河北省新建农村沼气16万户，累计完成300多万户，总量居全国第四位。

由北京清大华美环保节能技术研究院研制出的移动式太阳能沼气发生器，由太阳能集热装置和沼气发生器两部分组成，采用干式发酵技术，具有产气速度快、产气量大、使用维护方便等优点，达到一年四季均可使用的最佳效果，深受当地政府主管部门及农户的好评。磁县、临漳县和成安等县，通过改灶、改厕、改圈“一池三改”工程，使沼气的用途由生活向生产延伸，大力推广“猪—沼—粮”（菜、果、药）的新型生态农业模式。截至目前，成安县已完成沼气池建设3 030户，完成沼肥无公害种植基地1万亩，建成三沼利用示范养殖场5个，建成沼气精品示范村5个，建成大中型沼气池4个，新建成沼气物业服务网点10个。

大中型沼气池也已经建成，并投入使用。邯郸垃圾填埋场沼气发电项目2008年开工建设，2013年3月成功发电并网。整个项目分为沼气收集系统、沼气预处理系统、沼气发电系统和沼气焚烧系统。填埋场产生的沼气通过集气站真空负压装置被抽到净化系统，进行除尘、脱硫、过滤后进入发电机组，然后通过燃气发电系统发出低压电，通过高压配电室转换成10万伏高压电输入邯郸电网。该项目装机量为两台1兆瓦的沼气发电机组，年收集处理沼气800万立方米，年发电1 200万千瓦时，可满足1.2万户普通家庭一年的用电量，相当于每年节约标准煤4 500吨，减少6万多吨二氧化碳排放。

1.3 地源热

地源热是以土壤或水为热源、水为载体在封闭环路中循环进行热交换。地源热的利用通常包括地下埋管、井水抽灌和地表水盘管等系统。地源热泵技术是利用了地球表面浅层地热资源（通常小于400米深）作为冷热源，进行能量转换的供暖空调系统。地表浅层收集了47%的太阳能量，比人类每年利用能量的500倍还多。它不受地域限制，无处不在，是无限的、清洁的可再生能源。地源热泵使用的地下水要全部回灌，否则会造成地下水位的降低。使用地源热泵，没有燃烧过程，对周围环境无污染排放；不向周围环境排热，没有热岛效应，没有噪音。

河北平原地热资源分布广泛，资源丰富。据计算，河北平原可采地热资源量为49376.04×1016J，相当于168147亿吨标准煤。该区域地热资源主要赋存于上第三系砂岩和古生界及中上元古界的古潜山碳酸盐岩储水层，主要分布在华北断坳构造沉降区,热储层埋藏深度较浅，埋深3 000m以浅地热资源分布广泛，出水口热水温度最高达96℃。但目前地热资源开发利用中，开发利用类型单一，弃水温度过高，没有根据各处地热水自身特点和所在地域优势制定合理的开发利用方案。

不同温度的地热水适宜于不同的利用方面，比如70～60℃的地热水适宜农业温室和孵化等使用，50℃～40℃的地热水适宜土壤加温、种菜、养殖蘑菇等使用，30℃～20℃的地热水适宜发酵、养鱼、处理污水等使用。地热资源在开发利用过程中，只有最大限度地多产业梯级综合利用，才能降低成本，提高利用率，节约地热资源，延长地热田的寿命，实现地热能源的持续利用。例如河北省廊坊市固安县马庄镇辛庄户村霸25热水井地热水经地热干燥高效热交换后，水可降到70℃左右，经分水器，地热水进入厂区办公楼采暖后，地热水温度可降到55℃左右；然后将地热水送入蘑菇种植房，用于种植蘑菇加温，在蘑菇种植房循环后，地热水温度可降到30℃左右，将地热水送入养鱼池。

经调查，河北省新民居使用地源热的新农村主要是试点工程，但是有很多新民居建设都在积极探讨地源热泵技术。

2 河北省农村可再生能源的发展建议

2.1 农村可再生能源产业化发展

河北省农村可再生能源的开发利用整体还处于初级阶段，开发品种相对单一，综合利用率低，投资回收期较长。未来发展的目标定位应定位到产业化发展方向上。具体措施如下：

第一，规划河北省农村可再生能源开发利用的发展方向并制定目标。以各地的现有资源和技术为基础，明确农村可再生能源开发利用的趋势和发展的方向，量化目标，大力培植并壮大龙头企业，依托其品牌产品和产业优势，吸引更多的投资者投资农村可再生能源项目，实现产业化发展。

第二，细化规划目标，分步骤实施，分阶段验收，持续而系统地落实既定目标的完成进度，可以采用一把手负责制，一级抓一级，做好具体规划的落实，防止将规划目标束之高阁。项目完成投入使用后，进行长期的监测，完善影响评价体系和评价指标。

第三，利用当地特有的设备、资源，降低可再生能源的成本和使用能耗。可再生能源的利用，要结合当地的资源特点、农民生活习惯等方面综合利用，才能做到物尽其用。例如邯郸市约占60%～70%的农村地区使用传统土灶或改进型土灶。土灶用砖块垒砌，主要由灶台、锅台、下灰口、风箱、烟道等部分组成。土灶主要功能为烧饭，一般使用柴草、秸秆、煤等作为燃料，多用于做饭，平均效率在40%左右，剩余部分有10%～20%的热量发散到室内，还有40%～50%的热量被浪费了。如果在采暖季，土灶结合地热采暖系统，非采暖季，土灶结合太阳能热水系统，其节能效益将更加明显。

2.2 完善激励手段，拓宽投融资渠道

由于农村可再生能源项目的投资回收期比较长，社会资金注入比较困难，建议河北省政府采取相应激励措施作引导，加快农村可再生能源开发利用新技术的研发和推广。首先，在立项审批、土地利用等方面给予政策扶持，采取特事特办的方式，其次，由于农村可再生能源的开发初期费用较高，投资回报的风险性较大，收益的不确定性直接影响着投资者的开发热情，需要政府运用财政、税收等宏观手段对可再生能源开发项目提供必要的扶持，可以采取政府补贴的方式：一是研发补贴，是政府对可再生能源开发利用技术的研发机构给予补贴，扶持其开发和创新技术；二是投资补贴，是政府对投资者给予的补贴，以便调动投资者积极性，增强企业潜力，扩大生产规模；三是消费补贴，是政府对消费者给予的补贴，刺激消费市场，提高企业生产动力。